文 献 综 述

一、背景

能源是经济社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础，是人类赖以生存的必要条件。20世纪90年代以来，能源供求之问的矛盾不断加大，为保证GDP年均增长8%，面临能源供应保持每年递增4%左右的压力。基于当今世界能源存储与消耗的形势以及环境保护等方面的迫切要求，节能问题更显突出^[1]。我国大概有50多万台工业锅炉，其主要是燃煤锅炉，每年消耗约为4.4亿ｔ标准煤，占国家能源总消耗的19.8％^[2]。2013年，中国能源消费总量为375000万吨标准煤，增速同比下降近0．3个百分点，连续两年增速放缓，这与全球变化趋势一致^[3]。在全面建设小康社会的发展过程中，应采取一系列积极措施，采用资源兼探的方式大力发展可再生能源将具有重要的现实意义^[4]。

二、余热资源

2.1、余热产生来源

电炉炼钢过程中产生大量的高温烟气，其热能均未得到充分有效的利用^[5]。目前中国大多数老旧火电机组存在常用燃烧煤种偏离设计煤种等原因造成的排烟温度严重偏离设计排烟温度的问题。这一问题不但大大增加了锅炉的排烟热损失，还造成了锅炉热效率下降、工况烟气量增加、发电煤耗增大、厂用电增加等一系列问题的出现^[6]。很多焦化企业这样的高能耗产业在生产过程中，焦炉煤气燃烧后产生的烟气直接排放到大气中，不仅浪费能源，还污染了环境，焦炉烟气余热占整个焦炉能耗的8％^[7]。陶瓷行业是一个高能耗行业，从原料的制备到制品的烧成等各工序燃料、电力等能源成本占整个陶瓷生产成本的23％～40%， 据窑炉热平衡测定数据显示，仅烟气带走的热量和抽热风带出的热量占总能耗的60%～75%^[8]。

2.2、钢铁行业产生的高含尘烟气

本课题研究的方向主要是在含尘量高的烟气中，通过余热锅炉的设计解决余热浪费的问题。而通常在钢铁行业产生的高含尘烟气尤其之多。目前国内冶金行业中, 电弧炉、转炉炼钢等冶炼过程的余热均未得到有效的利用, 该部分的烟气降温均采用循环水激冷, 不仅浪费了大量高品位的能源, 而且消耗电力和水资源, 造成极大的能源和资源的浪费及环境污染。对这部分能量的回收, 其主要困难在于:烟气温度高(最高时可达1 000 ℃以上);温度交变幅度大(每40 ～ 45分钟一个周期, 温度在200 ～ 800 ℃之间变化);粉尘含量高, 灰尘在降温降速过程中会存在沉积和腐蚀^[9]。余热锅炉常用于燃烧和排气放热过程^[10~13]。它能够回收工业生产中产生的余热，并转为他用，余热锅炉在能源节约方面起着不可估量的重大作用^[14]。但传统的余热锅炉对于高温，高含尘的烟气有些束手无策，采用带有H型翅片的管式蒸发器将有效的解决问题。